CN114383974A - 一种低流动度膏浆粘度的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低流动度膏浆粘度的测量装置及方法，该测量装置包括漏斗支架、可调节平台、盛浆容器、漏斗、真空室、真空泵、真空表和支撑台。该测量装置利用真空负压使得低流动度膏浆可从漏斗下口流出，并通过记录流出一定体积膏浆所需的时间，对比标准时间，从而对待测膏浆相对粘度进行准确测量，可很好地用于对膏浆表观粘度处于50~175mPa.s的测量与评价。真空测量环境消除了测量过程中膏浆产生气泡而导致的测量误差，减小了仪器误差。本发明提供的测量装置结构简单，操作方便，为现有膏浆粘度定量测量提供了一种切实可行方法，同时能够实现对其他多种类型浆液粘度值的测量。

Description

一种低流动度膏浆粘度的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及岩土工程基础处理灌浆技术领域，尤其是一种低流动度膏浆粘度的测量装置及方法。

背景技术

在砂卵石、碎块石、岩溶洞穴堆积、断层破碎带等第四系强透水地层的防渗、堵漏中，常规灌浆材料在处理这类地层时往往无法有效封堵，导致灌浆材料不断流失，封堵效果不好。因此需要采用一种比重大、粘度高、抗动水冲蚀性能好的防渗加固膏浆。

为既满足可灌性减少堵管的概率，又能达到灌注稠浆的目的，膏浆流动度与粘度处于水泥砂浆与钻井护壁泥浆之间，呈膏状。而现有的可用于低流动度膏浆粘度的测量仪器及方法均无法很好适配于膏浆表观粘度处于50~175mPa.s的测量与评价。

发明内容

本发明提供一种低流动度膏浆粘度的测量装置及方法，用于克服现有技术中无法很好适配于膏浆表观粘度处于50~175mPa.s的测量与评价等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种低流动度膏浆粘度的测量装置，包括：

漏斗支架，设置在支撑台上；

可调节平台，安装在所述漏斗支架上，可沿垂直方向调节高度；

盛浆容器，置于所述可调节平台上，所述盛浆容器开口处设置有密封塞；

漏斗，固定在所述漏斗支架上，漏斗嘴穿过所述密封塞伸入所述盛浆容器内；

真空室，通过第一导管与所述盛浆容器连通，所述第一导管上设置有第一球阀；所述第一导管近盛浆容器端穿过所述密封塞伸入所述盛浆容器内，且伸入位置在所述盛浆容器的最大刻度之上；

真空泵，通过第二导管与所述真空室连通，所述第二导管上设置有第二球阀；

真空表，设置在所述第一导管与所述第二导管的连接处，所述第一导管与所述第二导管连通；

支撑台，所述支撑台上设置有可驱动所述漏斗支架振动的振动装置。

为实现上述目的，本发明还提出一种低流动度膏浆粘度的测量方法，采用如上述所述测量装置进行测量；具体测量步骤包括：

S1：向漏斗中注入定量的待测膏浆，启动振动装置，振动30~60s以排除待测膏浆中的气泡；

S2：关闭第一球阀，打开第二球阀，开启真空泵，直至真空表读数为预设值时关闭第二球阀，关闭真空泵；

S3：打开第一球阀，待测膏浆流入至盛浆容器内，记录待测膏浆至盛浆容器的预设刻度时的时间，打开第一球阀和第二球阀以平衡装置内外气压；

S4：根据记录的时间与标准时间的比值，得到待测膏浆的相对粘度。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

本发明提供的低流动度膏浆粘度的测量装置利用真空负压使得低流动度膏浆可从漏斗下口流出，并通过记录流出一定体积膏浆所需的时间，对比标准时间，从而对待测膏浆相对粘度进行准确测量，可很好地用于对膏浆表观粘度处于50~175mPa.s的测量与评价。真空测量环境消除了测量过程中膏浆产生气泡而导致的测量误差，减小了仪器误差。本发明提供的测量装置结构简单，操作方便，为现有膏浆粘度定量测量提供了一种切实可行方法，同时能够实现对其他多种类型浆液粘度值的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为实施例1提供的低流动度膏浆粘度的测量装置结构图；

图2为实施例1中漏斗的结构图；

图3为实施例1中膏浆粘度的时变特性曲线图。

附图标号说明：1：漏斗；1-1：限位卡扣；2：漏斗支架；3：密封塞；4：盛浆容器；5：可调节平台；6：支撑台；7：真空表；8-1：第一球阀；8-2：第二球阀；9-1：第一导管：9-2：第二导管；10：真空泵；11：真空室；12：液位传感器。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、 “第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种低流动度膏浆粘度的测量装置，包括：

漏斗支架2，设置在支撑台6上；

可调节平台5，安装在所述漏斗支架2上，可沿垂直方向调节高度；

盛浆容器4，置于所述可调节平台5上，所述盛浆容器4开口处设置有密封塞3；

漏斗1，固定在所述漏斗支架2上，漏斗嘴穿过所述密封塞3伸入所述盛浆容器4内；

真空室11，通过第一导管9-1与所述盛浆容器4连通，所述第一导管9-1上设置有第一球阀8-1；所述第一导管9-1近盛浆容器端穿过所述密封塞3伸入所述盛浆容器4内，且伸入位置在所述盛浆容器4的最大刻度之上，以确保待测膏浆能顺利流出设定体积量至盛浆容器4内；

真空泵10，通过第二导管9-2与所述真空室11连通，所述第二导管9-2上设置有第二球阀8-2；

真空表7，设置在所述第一导管9-1与所述第二导管9-2的连接处，所述第一导管9-1与所述第二导管9-2连通；

支撑台6，所述支撑台6上设置有可驱动所述漏斗支架2振动的振动装置。

优选地，还包括液位传感器12，设置在所述盛浆容器4的外壁上。液位传感器12的使用减少了人工操作过程中的主观误差，使得测量结果具有代表性和实用性。

优选地，所述液位传感器12为电容式液位传感器或者超声波液位传感器。

优选地，所述盛浆容器4为量程500ml的锥形瓶，瓶口直径为54mm，颈径为42mm，瓶底直径为100mm，瓶高为187mm。

优选地，所述漏斗1为带限位卡扣1-1的漏斗，所述限位卡扣1-1卡在所述密封塞3上，以保证漏斗嘴插入盛浆容器4内的深度保持不变。

优选地，所述漏斗1的上口直径为150mm，下口直径为5mm，漏斗1高为450mm，漏斗嘴长度为150mm，限位卡扣1-1距漏斗1下口的距离为140mm。

优选地，所述真空泵10的最大气量≥0.45m³/min，工作液流量≥2L/min；所述真空室11的容积≥6L；所述真空表7的量程为0~145Psi或0~1.0MPa。

优选地，所述第一导管9-1和第二导管9-2均为聚四氟乙烯导管，内径≥6mm，外径≤20mm。

优选地，所述密封塞3为橡胶塞，所述橡胶塞3上设置有漏斗嘴插入孔和导管插入孔。

本发明还提出一种低流动度膏浆粘度的测量方法，采用如上述所述测量装置进行测量；具体测量步骤包括：

S1：向漏斗1中注入定量的待测膏浆，启动振动装置，振动30~60s以排除待测膏浆中的气泡；

S2：关闭第一球阀8-1，打开第二球阀8-2，开启真空泵10，直至真空表7读数为预设值时关闭第二球阀8-2，关闭真空泵10；

S3：打开第一球阀8-1，待测膏浆流入至盛浆容器4内，记录待测膏浆至盛浆容器4的预设刻度时的时间，关闭振动装置，打开第一球阀8-1和第二球阀8-2以平衡装置内外气压；

S4：根据记录的时间与标准时间的比值，得到待测膏浆的相对粘度。

实施例1

本实施例提供一种低流动度膏浆粘度的测量装置，如图1所示，包括：

漏斗支架2，设置在支撑台6上；漏斗支架2包括沿着圆周方向均匀分布的四根支架立杆、固接在四根支架立杆顶部位置用于支撑漏斗的上部圆环以及固接在四根支架立杆中部靠近漏斗下端用于支撑漏斗的下部圆环，其中四根支架立杆的高度为440mm、上下圆环间距140mm；其中一根立杆的底端设有带高度调节螺母的可调节平台5，用于平稳放置盛浆容器4。

盛浆容器4，置于可调节平台5上，盛浆容器4开口处设置有密封塞3。盛浆容器4为量程500ml的锥形瓶，瓶口直径为54mm，颈径为42mm，瓶底直径为100mm，瓶高为187mm。盛浆容器4的500ml处设有液位传感器12，该液位传感器12为非接触电容式液位传感器。

带带限位卡扣1-1的漏斗1，固定在漏斗支架2上，漏斗嘴穿过密封塞3伸入盛浆容器4内；保持漏斗口垂直于地面。本实施例的漏斗1如图2所示，上口直径为150mm，下口直径为5mm，漏斗高为450mm，漏斗嘴长度为150mm，限位卡扣1-1距漏斗下口的距离为140mm。漏斗1上口处标有700ml刻度线。限位卡扣1-1卡在密封塞上。

真空室11，通过第一导管9-1与盛浆容器4连通，第一导管9-1上设置有第一球阀8-1；第一导管9-1近盛浆容器端穿过密封塞3伸入盛浆容器4内，且伸入位置在盛浆容器4的最大刻度之上，以确保待测膏浆能顺利流出设定体积量至盛浆容器4内；真空室11容积=6L。

真空泵10，通过第二导管9-2与真空室11连通，第二导管9-2上设置有第二球阀8-2；真空泵10最大气量=0.45m³/min，工作液流量=4L/min。

真空表7，设置在第一导管9-1与第二导管9-2的连接处，第一导管9-1与第二导管9-2连通；真空表7量程0~145Psi。第一导管9-1与第二导管9-2均为聚四氟乙烯导管，内径=6mm，外径=10mm。

支撑台6，支撑台6上设置有可驱动所述漏斗支架振动的振动装置。振动装置的振动频率30Hz，振幅0.1mm。

本实施例还提供一种低流动度膏浆粘度的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将漏斗支架2置于支撑台6上，漏斗1插入带密封塞3密封的盛浆容器4直至限位卡扣1-1卡在密封塞3上，将漏斗1与盛浆容器4置于漏斗支架2，调整漏斗1垂直于地面，调整可调节平台5高度平稳放置盛浆容器4，同时真空室11连接好真空泵10与盛浆容器4。

步骤二：在漏斗1中注入700ml待测膏浆，打开振动装置开关，振动30~60s以排除待测膏浆中的气泡。

步骤三：关闭第一球阀8-1，打开第二球阀8-2，开启真空泵10，直至真空表7读数为0.8MPa或116Psi时关闭第二球阀8-2，关闭真空泵10。

步骤四：打开第一球阀8-1，待测膏浆流入至盛浆容器4内，记录待测膏浆至盛浆容器的500mL刻度时的时间（即液位传感器12发出警示所需时间，精确到0.1秒）；

关闭振动装置，打开第一球阀8-1和第二球阀8-2以平衡装置内外气压，卸下漏斗1、盛浆容器4并清洗干净以进行下一个样品的实验。

步骤五：根据记录的时间与标准时间的比值，得到本次待测膏浆的相对粘度。

将质量配比为钙基膨润土3份、硅酸盐水泥1份、水3份的膏浆运用本发明评价低流动度膏浆粘度的测量装置，制成膏浆后在经过1min、10min、20min、40min、80min运用本发明评价方法分别进行粘度测量，所得膏浆粘度时变特性曲线如图3所示。膏浆粘度随时间推移逐步增加。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低流动度膏浆粘度的测量装置，其特征在于，包括：

漏斗支架，设置在支撑台上；

可调节平台，安装在所述漏斗支架上，可沿垂直方向调节高度；

盛浆容器，置于所述可调节平台上，所述盛浆容器开口处设置有密封塞；

漏斗，固定在所述漏斗支架上，漏斗嘴穿过所述密封塞伸入所述盛浆容器内；

真空室，通过第一导管与所述盛浆容器连通，所述第一导管上设置有第一球阀；所述第一导管近盛浆容器端穿过所述密封塞伸入所述盛浆容器内，且伸入位置在所述盛浆容器的最大刻度之上；

真空泵，通过第二导管与所述真空室连通，所述第二导管上设置有第二球阀；

真空表，设置在所述第一导管与所述第二导管的连接处，所述第一导管与所述第二导管连通；

支撑台，所述支撑台上设置有可驱动所述漏斗支架振动的振动装置。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括液位传感器，设置在所述盛浆容器的外壁上。

3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述液位传感器为电容式液位传感器或者超声波液位传感器。

4.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述盛浆容器为量程500ml的锥形瓶，瓶口直径为54mm，颈径为42mm，瓶底直径为100mm，瓶高为187mm。

5.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述漏斗为带限位卡扣的漏斗，所述限位卡扣卡在所述密封塞上。

6.如权利要求1或5所述的测量装置，其特征在于，所述漏斗的上口直径为150mm，下口直径为5mm，漏斗高为450mm，漏斗嘴长度为150mm，限位卡扣距漏斗下口的距离为140mm。

7.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述真空泵的最大气量≥0.45m³/min，工作液流量≥2L/min；所述真空室的容积≥6L；所述真空表的量程为0~145Psi或0~1.0MPa。

8.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一导管和第二导管均为聚四氟乙烯导管，内径≥6mm，外径≤20mm。

9.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述密封塞为橡胶塞，所述橡胶塞上设置有漏斗嘴插入孔和导管插入孔。

10.一种低流动度膏浆粘度的测量方法，其特征在于，采用如权利要求1~9任一项所述测量装置进行测量；具体测量步骤包括：

S1：向漏斗中注入定量的待测膏浆，启动振动装置，振动30~60s以排除待测膏浆中的气泡；

S2：关闭第一球阀，打开第二球阀，开启真空泵，直至真空表读数为预设值时关闭第二球阀，关闭真空泵；

S3：打开第一球阀，待测膏浆流入至盛浆容器内，记录待测膏浆至盛浆容器的预设刻度时的时间，打开第一球阀和第二球阀以平衡装置内外气压；

S4：根据记录的时间与标准时间的比值，得到待测膏浆的相对粘度。

Images